Question

11．為了綜合利用副產(chǎn)品CaSO₄，某化工廠與相鄰的合成氨廠聯(lián)合設(shè)計了下列（NH₄）₂SO₄生產(chǎn)流程：請回答以下問題：
（1）合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式是N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃，該反應(yīng)在合成塔（填設(shè)備名）中發(fā)生，反應(yīng)所用催化劑一般用鐵觸媒．
（2）沉淀池中發(fā)生的主要反應(yīng)方程式是CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，該反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是生成的CaCO₃溶解度小于CaSO₄有利于反應(yīng)向正向進(jìn)行．
（3）在上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是CO₂，該生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品是生石灰．
（4）從綠色化學(xué)和資源綜合利用的角度說明上述流程的主要優(yōu)點(diǎn)是該流程中產(chǎn)生的CO₂循環(huán)使用，得到的產(chǎn)品和副產(chǎn)品都是有用的物質(zhì)，無廢物產(chǎn)生．

Answer 1

分析 工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理為N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃，將NH₃和CO₂通入沉淀池中并加入CaSO₄，生成（NH₄）₂SO₄和CaCO₃，發(fā)生CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，CaCO₃在煅燒爐中分解生成CO₂和CaO，CO₂可循環(huán)使用，
（1）氮?dú)夂蜌錃庠诟邷馗邏骸⒋呋瘎�條件下反應(yīng)生成氨氣，該反應(yīng)在合成塔中進(jìn)行，催化劑為鐵觸媒；
（2）CaCO₃溶解度小于CaSO₄，則沉淀池中硫酸鈣與二氧化碳、氨氣、水反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和硫酸銨；
（3）碳酸鈣高溫下分解生成氧化鈣和二氧化碳，二氧化碳可以循環(huán)利用，氧化鈣為副產(chǎn)品；
（4）從反應(yīng)原理及可循環(huán)利用物質(zhì)、副產(chǎn)品及是否有污染物生成等角度分析．

解答 解：（1）工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理為：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃；該反應(yīng)在合成塔中進(jìn)行，需要使用鐵觸媒做催化劑，
故答案為：N₂+3H₂ $\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃；合成塔；鐵觸媒；
（2）將NH₃和CO₂通入沉淀池中并加入CaSO₄，由于生成的CaCO₃溶解度小于CaSO₄有利于反應(yīng)向正向進(jìn)行，則反應(yīng)生成（NH₄）₂SO₄和CaCO₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，
故答案為：CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；生成的CaCO₃溶解度小于CaSO₄有利于反應(yīng)向正向進(jìn)行；
（3）CaCO₃在煅燒爐中分解生成CO₂和CaO，CO₂可循環(huán)使用，副產(chǎn)品為生石灰，
故答案為：CO₂；生石灰；
（4）根據(jù)反應(yīng)流程離子，該反應(yīng)的有點(diǎn)為：生成的CO₂可循環(huán)使用，CaO可制備硫酸鈣，沒有廢物生成，
故答案為：該流程中產(chǎn)生的CO₂循環(huán)使用，得到的產(chǎn)品和副產(chǎn)品都是有用的物質(zhì)，無廢物產(chǎn)生．

點(diǎn)評 本題考查工業(yè)合成氨，題目難度中等，明確合成流程及反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識的能力，（2）為易錯點(diǎn)，需要從難溶物溶解平均及其轉(zhuǎn)化實(shí)質(zhì)角度考慮．